способ получения этилена и низших олефиновых углеводородов

Формула изобретения

Способ получения этилена и низших олефиновых углеводородов пиролизом углеводородного сырья под действием импульсных разрядов, отличающийся тем, что процесс ведут в зоне низкочастотных импульсных разрядов с напряжением пробоя 7,0 7,5 кВ и частотой 50 130 Гц с использованием углеводородного сырья в газовой фазе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтехимической технологии, преимущественно к процессу получения низших олефинов.

Известен способ получения этилена и пропилена термическим крекингом нефтепродуктов в трубчатых печах при температурах 700 870^oC (Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. М. Химия, 1981, 608 с.).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата, относится малое время пребывания исходных реагентов в зоне реакции, т.к. наряду с образованием низших олефинов происходит осмоление.

Известен способ повышения выхода целевых продуктов при проведении пиролиза в присутствии гомогенного катализатора аллена. Концентрация катализатора составляет 0,2 2,0 мас. на сырье (авт.св. СССР N 941399, МКИ C 10 G 9/16, 1982).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата, относится недостаточная активность катализатора, а также необходимость постоянного введения катализатора в зону реакции, что создает дополнительные технологические трудности.

Известно применение в качестве инициаторов аммиака и пиперидина в количестве 0,00001 0,1 мас. каждого на сырье. Инициаторы растворяются в углеводородном сырье или воде, образующей пар, вводимый в зону реакции (авт. св. СССР N 1004446 МКИ C 10 G 9/00, C 10 G 11/02, 1983).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата, относится сложность инициирующей системы, а также необходимость постоянного введения ее в зону реакции, что создает дополнительные технологические трудности.

Известен способ, при котором для увеличения выхода целевых продуктов с одновременным снижением количества инициатора предложено зону реакции обрабатывать 5 10 мас. водно-спиртовым раствором борной кислоты в течение 20 24 ч (авт.св. СССР N 834103, МКИ C 10 G 11/00, 1981).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата, относится недостаточная активность инициирующей системы, обуславливающей большое время обработки зоны реакции.

Недостатком данного способа являются технологические трудности при его промышленном освоении.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ получения олефиновых углеводородов путем гомогенного каталитического пиролиза нефтяного сырья с применением в качестве катализаторов органических перекисей и перекиси водорода в количестве 1,0 20,0 мас. на сырье (авт.св. СССР N 620499, МКИ C 10 G 11/26, 1977).

Недостатком данного способа является повышенный расход катализатора.

Следует отметить, что введение инициирующих агентов в реакционную массу загрязняет продукты реакции, более того, применение пироксидных соединений (в частности, их хранение и дозировка) не способствует безопасности ведения процесса.

В предлагаемом изобретении решается следующая задача: разработка эффективного способа инициирования процесса пиролиза нефтепродуктов для увеличения выходов низших олефинов, исключающего применение гомогенных или гетерогенных катализаторов (инициаторов).

При реализации предлагаемого способа достигается следующий технический результат повышается выход этилена и пропилена, а также улучшается технологичность процесса без применения катализаторов.

Технический результат достигается способом получения олефиновых углеводородов пиролизом нефтяного сырья, причем процесс ведут в зоне электроимпульсных разрядов.

Инициирование процесса электрическим импульсным разрядом приводит к генерации первичных свободных радикалов, что способствует более полному развитию радикально-цепных реакций разложения сырья, и, как следствие, к повышенному выходу целевых продуктов.

Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что при инициировании электрическими импульсными разрядами не требуется введения в нефтяное сырье дополнительно порой очень взрывоопасных веществ. Этим достигается исключение из технологической схемы оборудования для дозировки инициаторов, что делает процесс более технологичным и безопасным, а также гарантирует отсутствие в реакционной массе посторонних продуктов распада. Электрическая схема генератора импульсного тока дает возможность плавно изменять частоту импульсов, что соответствует изменению интенсивности инициирования. Благодаря отсутствию каких-либо движущихся частей, дозировочных устройств и смесителей данный способ получения олефиновых углеводородов обладает повышенной надежностью, что наряду с хорошими технологическими и экономическими показателями делает его весьма перспективным.

Эффективность предлагаемого способа обуславливается тем, что при электрическом импульсном искровом разряде между электродами образуется горячая точка, излучаются электромагнитные волны широкого спектра, ударные волны, а также звуковые колебания. Эти явления в совокупности составляют действительный фактор возбуждения радикальных реакций крекинга углеводородов, что приводит к более полному разложению сырья и, как следствие, к повышению единичной мощности реактора.

Приведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным материалам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного решения, позволило установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого решения по совокупности признаков позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизны" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию "изобретательского уровня" заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которых показали, что заявленное изобретение для специалиста не следует явным образом из известного уровня техники.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень".

На чертеже изображена блок-схема установки.

Способ получения олефиновых углеводородов осуществляется в трубчатом кварцевом реакторе диаметром 8 мм при температуре 800 840^oC и времени контакта 0,2 2,0 с.

Углеводородное сырье (нефтяная прямогонная фракция 62 85^oC производства АООТ Лукойл-Нафта Волгоградский нефтеперерабатывающий завод) и дистиллированная вода для получения пара подавались плунжерными дозаторами 1 и 2 из емкости дистиллированной воды 3 и емкости сырья 4 через испарители 5 и 6 с электрообогревом и автоматическим поддерживанием температуры на выходе. Температура на выходе составляла: сырья 110^oC, пара 140^oC. Далее потоки поступают в инициирующую камеру 8, в которой между парой электродов осуществлялись электрические импульсные разряды. Ток на электроды подавался от специального генератора импульсного напряжения 7 с плавной регулировкой частоты импульсов и напряжения, а затем уже все поступает в реактор пиролиза 9.

Продукты пиролиза подвергались закалке в воздушном холодильнике 10 и охлаждению в водяном холодильнике 11. Охлажденные жидкие продукты собирались в приемник 12, а пирогаз в газомер 13, после чего определялись их расходы, составы, выполнялись необходимые расчеты и составлялись материальные балансы опытов.

Пример 1. Пиролиз нефтяной прямогонной фракции 62 85^oC производства Волгоградского НПЗ (установка четкой ректификации) проводился в проточном кварцевом реакторе при температуре 800^oC. Соотношение сырье пар составило 1:1. Напряжение пробоя 7,5 кВ, частота 50 Гц. Получены выходы: этилена 43,8 мас. пропилена 13,0 мас.

Пример 2. В отличие от примера 1 напряжение пробоя составило 7,0 кВ, частота 130 Гц. Получены выходы: этилена 44,7 мас. пропилена 13,5 мас.

Пример 3. В отличие от примеров 1 и 2 процесс проводился при температуре 840^oC, напряжение пробоя 7,0 кВ, частота 130 Гц. Получены выходы: этилена 45,7 мас. пропилена 12,7 мас.

Основные результаты этих и других опытов сведены в табл. 1. Сравнительные данные предлагаемого способа, а также способа по прототипу приведены в табл. 2.

Анализ данных табл. 1 и 2 показывает, что при предлагаемом способе пиролиза удается повысить выходы этилена и пропилена на 2,8 3,3 и 2,3 2,4 мас. соответственно по сравнению с методикой прототипа и на 5,2 5,5 и 0,8 - 1,7 мас. соответственно по сравнению с неинициированным процессом.

Предлагаемое техническое решение может быть использовано для интенсификации установок получения этилена и пропилена пиролизом легких нефтепродуктов в трубчатых печах, что позволит увеличить единичную мощность установки.

Вышеизложенное свидетельствует о выполнении при использовании изобретения следующей совокупности условий:

ведение пиролиза нефтяного сырья с предварительным инициированием в камере электроимпульсных разрядов при температуре 800 840^oC и времени контакта 0,2 2,0 с.

для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления в соответствии с описанием и блок-схемой установки, воплощающей заявленное изобретение, при его осуществлении изобретение способно обеспечить усматриваемый заявителем технический результат.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость".